摘要:随着居民生活水平的提升,我国汽车得到了大面积普及。但是,使用汽油、柴油等传统燃料的汽车,尾气排放对环境污染严重。在此情况下,电动汽车应运而生,随之的一系列配套设备成为人们关注的热点。因此,将重点阐述电动汽车充电桩的防触电保护,以期提供借鉴。
关键词:电动汽车;充电桩;防触电保护
1电动汽车充电桩的分类
(1)根据安装方式的不同,可以分为不同的种类,其中壁挂式充电桩和立式充电桩比较常见。壁挂式充电桩需要依附在墙体表面,并进行固定,一般在室内或者地下停车场比较适合使用;而立式充电桩没有任何的使用限制,可以根据需要随意固定,一般在室外停车场常用。(2)根据使用地点的不同,其可以分为室内外两种充电桩。室外充电桩工作环境相对比较特殊,会受到多种因素的影响,为了降低雷雨等恶劣天气产生的影响,室外充电桩必须具有良好的绝缘性能,有效抵抗雷电的袭击,其防护要求非常严格,只有达到相应的等级才能保证使用者的安全,避免雷电对充电设备产生损害;而室内充电桩工作环境相对比较稳定,基本不会受到任何因素的影响,所以其防护等级没有较高的要求,只需要达到IP32以上就可以。(3)根据充电类型的不同,可以分为直流和交流两种充电桩;一般小型乘用电动车主要以交流充电桩为主,该充电桩产生的电流比较小,体积较轻,安装非常便利,一般在公共停车场使用率最高,只需要六到八个小时就可以充满电。而直流充电桩与其相反,产生的电流较大,体积也比较大,在电动大巴和电动轿车中使用效果最好。
2电动汽车充电桩对防触电保护
2.1充电桩直接触电防护
充电桩的直接触电主要是指充电桩的生产厂商在生产充电桩时应当及时注意并考虑到消费者可能与充电桩发生接触的部位,并对这些部位做绝缘化处理。对于充电桩内部的危险带电体,更应当做到与消费者完全绝缘。在我国《电动汽车安全规范》中,消费者可能接触到的部位一旦交流电压超过30V或者直流电压超过60V,将属于安全规范中的危险带电体。生产厂商在进行充电桩生产时,应当做好相关的直接防护工作。第一,对危险带电体进行绝缘化处理。对于危险带电体,绝缘是第一道也是最直接的一道防护,是充电桩直接接触防护中最主要的步骤。在《安全标准》中,对危险带电体的绝缘化处理要求带电体完全绝缘,且绝缘化除非经过强力破坏不能被去除,保证带电体的绝缘。第二,利用遮挡物或者障碍物隔挡危险带电体,阻止消费者和危险带电体接触。虽然对于充电桩中的危险带电体有绝缘层保护,但是一旦绝缘层发生坏损,便会失去绝缘效果。因此,将危险带电体与消费者进行隔绝十分重要。在隔档保护方式中,危险带电体应当在相关的遮挡物后部,防护等级最少在IPXXB以上,并且能够承受一定的自然天气的打击,保持坚固性和长期有效性。第三,对于充电桩的危险带电体电压进行相关的要求。在《安全标准》中,对于特低电压的电压范围也有严格要求,其中交流电不应超过30V,直流电不应超过60V。第四,对于充电桩的接触电流和电荷进行一定的限制。在接触电流和电荷方面,《安全标准》要求生产厂商应当通过相关的模拟实验,模拟人体漏电流的状态进行相关的充电桩设计。在IEC标准中,充电桩在能够被人体接触到的部分不应当有危险带电体,而当充电桩和电动汽车开始接触并进行充电和充电后的电源断开时,应当对其中的交流电压、直流电压予以一定的警示,一旦超过额定值,充电桩应当进行相关的警报工作。
2.2充电桩的间接触电防护
充电桩的间接触点防护是当直接触电防护失效时保证消费者不能够接触到危险带电体的最主要的防护层。当充电桩正常工作时,对于它的运转只要求直接接触防护,即消费者不能接触到危险带电体。但是,充电桩的生产厂家必须注意到一旦充电桩发生故障时的使用情况。
间接触电防护是为了保证充电桩在故障条件下消费者也不能够接触到危险带电体,具体分为如下几个措施。第一,对危险带电体进行附加绝缘。虽然在直接触电防护中对危险带电体做了全部的绝缘工作,但是为了防止由于自然灾害、人为破坏等造成的直接触电防护的绝缘层破裂情况,对危险带电体进行二次绝缘保护十分必要。这层绝缘是对危险带电体的独立绝缘,一旦基本的绝缘层失去绝缘效果,间接触电防护的绝缘层也能够保证消费者不直接触碰到危险带电体。第二,对于危险带电体极易与人体触碰的地方,实行加强的绝缘效果,即双重绝缘。双重绝缘是在部分消费者能够触碰到的危险带电体部位进行再一次的绝缘层防护,确保危险带电体被完好包裹在绝缘层内。第三,将充电桩中危险带电体能够与人体进行接触的金属部位或者有可能的金属部位进行等电位连接。这种连接一般是出于保护性的安全连接,使所有可能会被消费者接触到的危险带电体的金属部位都处在同一个电位上,确保消费者的安全。第四,在充电桩发生故障导致危险带电体裸露、无法充电、电流混乱等情况时,启动自动切断一切电源的装置。作为间接触点防护,基本目标是当充电桩的防触电保护发生故障时,消费者能够正常使用充电桩,而一旦充电桩的防触电保护完全失效,消费者即有可能发生触电事故,间接触点防护应当利用TN系统亦或是TT系统和总电源进行连接,及时切断充电桩的总电源,保证由充电桩内部系统故障而造成的危险带电体可能与消费者发生接触而发生触电事故的可能性降到最低。除了直接触电防护和间接触点防护外,IEC和《安全标准》规定的充电桩防触电保护还包括附加防护等多重防护。这些防护措施都是为了避免上述两种防护措施无法正常作用时保护消费者的使用安全而进行的。
3电动汽车充电桩对防触电保护的要求
3.1对于交流充电桩的防触电保护要求
对于交流充电桩,将控制导引电路安置在充电桩与电动汽车的连接中。这种电路装置一方面在电动汽车的整个充电过程确认电动汽车和充电桩是否完成了所有线路的连接,确保危险带电体被绝缘层覆盖,另一方面也要持续监控电动汽车充电的全过程。当电动汽车和充电桩之间的接地线断开时,该电路应当做到在100ms内切断二者之间的联系和充电桩的电源。一旦该电路故障、电动汽车和充电桩之间的接地线连接不严,电动汽车将无法和充电桩保持等电位联结,电动汽车被内部的绝缘将会失效,危险电压将通过金属车身直接与消费者接触,消费者很有可能发生触电危险。
3.2对直流充电桩的防触电保护要求
直流充电桩的电机分为隔离式和非隔离式。前者是指直流充电桩在输出电路和电源的交流侧基本上是绝缘状态,是我国目前在IEC和《安全标准》设计中主要针对的一种充电桩。在有关直流充电桩的安全标准部分,主要规定了直流充电桩必须要安装相应的自动切断电源装置,以及直流充电桩应当能够在正常使用时与交流电源侧中的A型漏电保护器相兼容。
4结语
传统汽车的污染问题一直都是困扰汽车行业发展的问题之一,而电动汽车的出现有效解决了传统汽车带来的污染问题,因此我国应当大力扶持电动汽车相关产业。电动汽车的充电桩作为其配套设施,在日常使用中因其电流较大等原因,需要格外注意防触电的保护,保护消费者在正常使用充电桩时的人身安全和财产安全。
参考文献
[1]章维扬,万力.《电动汽车充电站及充电桩技术标准》DB34/T5075-2017解读[J].安徽建筑,2018,(1):12-13.
[2]翟娟.电动汽车充电桩充电管理系统设计[J].内燃机与配件,2018,(1):194-195.